普通气象学复习

第一章大气概述1、地球大气的成分（干洁大气的概念）干洁大气：指不含水汽和悬浮颗粒物的大气，简称干空气，其平均分子量为28.966。2、大气的重要性（酸雨、温室效应以及主要的温室气体）酸雨是指呈酸性的降水，通常把pH值小于5.6的降水称为酸雨。天然条件下的自然降水呈弱酸性，其pH值等于5.6。酸雨是区域尺度的环境问题，他是大气污染物（SO2,NO2）在远距离输送过程中经过化学转换和湿清除过程中形成的。温室气体：水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）、臭氧（O3）温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。3、空气状态方程（表征气体状态的宏观量、理想气体状态方程）表征气体状态的四个宏观量：气压p，体积V，温度T和质量m主要气象要素4、主要气象要素：（1）气温：温标、不同温标之间的转换温标：单位符号冰点沸点摄氏温标°Ct0100绝对温标KT273.16373.16华氏温标°FF32212换算关系T=273.16+tF=9t/5+32（2）气压：气压的概念、标准大气压气压是指大气的压强，静止大气中某地的气压是指该地单位面积上大气柱的重量。气象上规定，在温度为0C,北纬45°海平面上的气压为1标准大气压（3）湿度：饱和水汽压的计算、相对湿度、露点温度的概念饱和水汽压的计算相对湿度f：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比，常用百分比表示。（露点温度:在空气中水汽含量和气压不变的条件下，降温到相对水面而言空气达到饱和时的那个温度，简称露点。也就是说露点0Td对应的饱和水汽压E等于湿空气中的实际水气压00・％E（4）风：风向定义和判定，风速的计算风向：风的来向，16方位（地面）5、大气垂直分层（重点是对流层）对流层、平流层、中层、热层、外层对流层:位于大气的最低层，集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17〜18公里，在中纬度地区平均为10〜12公里，极地平均为8〜9公里，并且夏季高于冬季。四个特点：气温随高度增加而降低：1平均而言，每上升100m，气温约下降0.65C2大气密度和水汽随高度迅速递减3有强烈的垂直运动：对流和湍流4气象要素的水平分布很不均匀•垂直气压和温度变化气压随高度升高而减小，气压随高度减小的速率随高度的增加而变小，愈到高空，气压降低的速度愈慢。因为空气的密度随高度而减小.对流层内气温随高度增加而降低;平流层内温度隋高度增大而增加.6、改变大气成分对气候的影响大气的化学组成和成分浓度将直接引起地表温度和大气温度结构的变化，并通过动力过程进一步引起其他气候因子的变化。主要表现为增加大气中的二氧化碳、甲烷、氧化亚氮水汽等成分。大气化学组成的这种变化主要表现为温室效应，引起全球尺度的气候变暖。第二章大气辐射学1辐射的概念：辐射是能量的一种形式，物质以电磁波的形式放射能量，称为辐射。宇宙中的任何物质，只要它的温度高于绝对零度，都能放射辐射。2大气对太阳辐射的吸收：大气中吸收太阳辐射的主要成分是02,03和H2O,其次是CO2、CH4、N20等，其它成分吸收很小大气对太阳辐射吸收的基本特征：大气对太阳辐射的吸收具有明显的选择性大气对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，对可见光的吸收很小在红外区域有很多很强的吸收带第四章云、雾和降水1、云（1）云的概念：云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、或冰晶微粒或二者混合的可见聚合物；有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒；底部不接触地面。（2）云的分类：按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为三族（低云族，中云族，高云族）、十属，二十九类。发生学分类：按云形成的物理过程和形态特征分为积状云（积云，积雨云，卷云）层状云（卷层云，高层云，雨层云，层云,）波状云（卷积云，高积云，层积云）。（3）形成云的基本过程：概念：云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过程。基本条件：（水汽要凝结成水滴或凝华成冰晶而形成云，必须具备两个基本条件，一是要有水汽凝结核，二是要有水汽过饱和，大气中一般不缺乏凝结核，因此，形成云的最关键问题，还在于应有水汽的过饱和），一般来说，空气中水汽达到过饱和的方式主要有三种：①在空气中水汽含量不变的情况下，空气降温冷却；②在空气温度不变的情况下，增加水汽含量；③既增加水汽，又降低温度。三种云的形成过程：①积状云：在不稳定层结的空气中，由于热力或动力原因而产生对流作用所形成的云。②层状云：由稳定气层大范围缓慢斜升形成的均匀幕状的云幕。③波状云：主要由逆温层上下有风的切变（或密度大不连续层）形成波动造成的，在波动层内，若水汽充足，波峰处因空气上升冷却凝结成云，波谷处因空气下沉增温无云形成或使云蒸发变薄，形成波浪排列的云条或云层。2、雾雾的分类：气团雾和锋面雾气团雾：冷却雾（根据冷却原因不同又分为辐射雾、平流雾、上坡雾）蒸发雾，地方性雾；锋面雾：锋前雾，锋际雾，锋后雾雾的形成：辐射雾：地面辐射冷却使得贴地层气层变冷而形成的雾。形成的有利条件：1）晴朗的夜间，有强烈的地面有效辐射；2）贴地层水汽含量充沛；3）低层有微风和一定强度的湍流；4）有稳定的温度层结。平流雾：由暖湿空气平流到冷的下垫面上，经过冷却而形成的雾。形成的有利条件：1）移动过来的空气与下垫面之间存在较大的温度差别；2）移到冷下垫面的空气水汽含量多，相对湿度大；3）风速适中；4）层结比较稳定。上坡雾：空气沿山坡上升，由于绝热冷却而形成的雾。蒸发雾：冷空气流经暖水面上，由于暖水面的蒸发，使冷空气达到饱和、产生凝结而形成的雾。3、云雾的形成过程（云滴、冰晶的形成和生长）（1）云滴冰晶的形成：云雾的形成过程实质是水汽转变为水滴或冰晶的相变过程，即新相形成和增大的过程；新相形成时，必须先产生新相的初始胚胎，这种初始胚胎的产生过程为核化过程；分为同质核化和异质核化。（2）云滴的（凝结增长）：当大气中的水汽在凝结核上凝结，形成胚滴以后，如果环境水汽压仍大于胚滴表面的平衡水汽压时，胚滴就能继续因水汽凝结而增长。4、降水（1）云滴增长的基本途径：1）水汽的凝结增长，由于凝结增长随着云滴半径的增大而减小，只能在云滴增长的前期起作用。2）大小云滴之间的碰并（增长）过程，包括布朗运动碰并，电力碰并，湍流碰并和重力碰并。（对于云滴增长为云滴，最重要的过程是重力碰并）（2）暖云和冷云降水的概念：暖云（*百度）云顶温度高于冻结温度，而且由水滴构成的云称为“暖云”我国南方夏季的浓积云层积云多属于这种云。冷云降水（*）（3）冰晶效应：冰晶效应：由于同温度下冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，在三相共存的混合云中，当水汽接近水面饱和水汽压时，对冰面已经是过饱和状态，冰晶能很快增长。若云中没有外来水分补充，则冰晶表面上有水汽不断凝华，而水滴表面有水汽不断蒸发，直至液态水完全耗尽为止。这种水分从大量过冷水滴中不断转移至少数冰晶上去的效应称为冰晶效应。5、人工影响天气（影响暖云降水的原理）影响暖云降水的原理：基本原理是撒入大水滴或吸湿性核，改变云滴谱分布的均匀性，破环其稳定状态，促使碰并过程的进行，导致降水的形成。第五章大气化学与大气污染1、控制大气化学成分的关键过程：1）地表源排放2）在大气中输送3）化学转化4）由大气中清除2、对流层臭氧1）对流层臭氧的形成机制：对流层O3主要来自光化学反应生成和平流层O3的向下输送。对流层中的NO2能吸收290—700nm太阳光发生光解反应，快速生成NO和O（3P）原子，O（3P）原子立即与大气中的氧分子反应，形成O3，同时，O3也能快速氧化NO生成NO2和O2。如果对流层的空气十分清洁,（1）〜（3）反应只是完成一次循环而已，臭氧既没有增加也没有减少。然而，如果对流层中存在VOCs，就会破坏其中一个条件或者反应通道，使NO2不断增加，NO不断减少，O3的浓度不断增加。按顺序分别为反应（1）、（2）、（3）2）危害：对流层臭氧，重要的大气污染物，高浓度的臭氧将危害人体健康3、气溶胶（PM2.5的概念，来源，组成）1）PM2.5的概念：PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。2）来源：大气颗粒物可分为天然源和人为源两类。按颗粒物形成机制，又可分为一次颗粒物和二次颗粒物。一次颗粒物